JP2009169778A - プラント建設シミュレーションデータ作成方法及びそのシステム - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、建設計画者が建設作業計画の過程において、上位の建設作業（またはプラント部品）を下位の作業（またはプラント部品）に展開（詳細化）する際に、これと並行してプラント部品（または建設作業）との対応付けを効果的に行う方法とそのシステムを提案するものである。
【解決手段】
上記課題を達成するために、本発明はスケジューリングシステムとＣＡＤシステムとを用いて建設計画の立案を行うプラント建設シミュレーションデータ作成方式において、スケジューリングシステムが管理する作業と、該作業の対象物であってＣＡＤシステムが管理する部品とを対応付けて管理し、前記作業がこれを構成する複数の下位作業に分割された場合に、該下位作業の各々に前記部品を対応付ける処理を行うことを特徴とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力プラント建設，化学プラント建設等に代表される建設作業の計画を支援する技術に関わり、３次元ＣＡＤシステムを利用して建設計画の立案・検証を支援するためのプラント建設シミュレーションデータ作成方法及びそのシステムに関する。

近年、電力プラント，化学プラント等の設計に、３次元ＣＡＤ（以下、３Ｄ−ＣＡＤ）システムが活用されてきている。３Ｄ−ＣＡＤを用いることで、実際の建築前にプラントの建屋や機器，配管の配置や形状をコンピュータの画面に表示し、機器や配管の干渉の有無，形状や寸法の確認，建設の作業性のチェックなどを行うことができる。また３Ｄ−ＣＡＤにより作成された設計データに基づいて、配管や機器の具体的な寸法や部品番号を決定し、配管・機器ベンダーに製作の発注を行ったり、３Ｄ−ＣＡＤの画面をプリントアウトして、建設作業の指示に用いることができる。

さらに、コンピュータの性能向上に伴い、３Ｄ−ＣＡＤをプラントの設計だけでなく、建設計画に利用することが可能になってきている。すなわち、３Ｄ−ＣＡＤを用いて、バーチャルリアリティの世界でプラントの建設をシミュレーションして機器・配管等の搬入順序や建設手順の妥当性を検証し、最終的に効率的に実行可能な建設計画を作成するというものである。このような目的で利用されるＣＡＤシステムはしばしば、３Ｄ−ＣＡＤにさらに１次元、時間軸が加わったという意味で、４次元ＣＡＤ（以下、４Ｄ−ＣＡＤ）システムと呼ばれる。

上記４Ｄ−ＣＡＤにかかわる従来技術として、具体的には特許文献１にある施工計画システムが提案されている。

特許文献１では、工事部材の３次元モデルを作成するとともに、工程計画システムにより工事の施工計画を作成し、両者を関連付けて施工シミュレーションし、施工計画を行うための方式とシステムを提案している。

特開２００１−２４９９８５号公報

４Ｄ−ＣＡＤを用いた建設シミュレーションを行うためには、搬入，溶接，検査などの建設作業（工程アクティビティ）の各々と、その作業の対象である機器や配管などのプラント部品（ＣＡＤオブジェクト）との対応付けを行うことが必須である。従来、建設作業の管理とプラント部品の管理は、それぞれ工程計画システムと３Ｄ−ＣＡＤシステムで独立して行われていた。この場合、工程計画システムと３Ｄ−ＣＡＤシステムとを有機的に連動させたシミュレーションの実行は困難であった。

前述の従来例では工程計画システムが管理する作業と、３Ｄ−ＣＡＤシステムが管理する部品とを対応付けてシミュレーションすることを提案しているが、建設作業とプラント部品との対応付けは、３Ｄ−ＣＡＤシステムを用いた計算機支援はあるものの、基本的に手作業で行われていた。すなわち、コンピュータ画面の工程計画表において所望の作業を選択し、これに３Ｄ−ＣＡＤを用いて選択したプラント部品をひとつひとつ対応付ける、という作業を行う必要があった。現実的には一つのプラントには数千〜数万の部品と作業が存在し、その膨大な作業量が問題となっていた。

本発明は、建設計画者が建設作業計画の過程において、上位の建設作業（またはプラント部品）を下位の作業（またはプラント部品）に展開（詳細化）する際に、これと並行してプラント部品（または建設作業）との対応付けを効果的に行う方法とそのシステムを提案するものである。

別の言い方をすると本発明は、建設計画者が建設計画（建設作業の展開・詳細化）とプラント設計（プラント部品の展開・詳細化）とを実施する過程で、これと並行して建設作業とプラント部品との対応付けを効果的に行う方法とそのシステムを提案するものである。

上記課題を達成するために、本発明はスケジューリングシステムとＣＡＤシステムとを用いて建設計画の立案を行うプラント建設シミュレーションデータ作成方式において、スケジューリングシステムが管理する作業と、該作業の対象物であってＣＡＤシステムが管理する部品とを対応付けて管理し、前記作業がこれを構成する複数の下位作業に分割された場合に、該下位作業の各々に前記部品を対応付ける処理を行うことを特徴とするものである。

更に、上記課題を達成するために、本発明はスケジューリングシステムとＣＡＤシステムとを用いて建設計画の立案を行うプラント建設シミュレーションデータ作成方式において、スケジューリングシステムが管理する作業と、該作業の対象物であってＣＡＤシステムが管理する部品とを対応付けて管理し、前記部品がこれを構成する複数の下位部品に分割された場合に、該下位部品と同じ数だけ前記作業の下位作業を生成し、前記下位部品と下位作業とを対応付ける処理を行うことを特徴とするものである。

また、本発明の建設シミュレーション方法は、前記処理に基づいて作業と部品との対応付けデータを生成し、該データを用いてスケジューリングシステムとＣＡＤシステムとを連動させて、作業の進捗に伴って対応する部品が設置されていく様子を表示することを特徴とするものである。

また、本発明の建設シミュレーション方法は、前記生成された下位作業の種類と、当該下位作業と対応付けられた部品の種類と幾何形状に基づいて、前記下位作業の実施に必要な作業工数と必要資機材量を推定することを特徴とするものである。

更に、上記課題を達成するためにスケジューリングシステムとＣＡＤシステムとを用いて建設計画の立案を行うプラント建設シミュレーションデータ作成システムにおいて、スケジューリングシステムが管理する任意の作業を指定する手段と、当該作業の分割数を入力する手段と、前記入力された分割数の下位作業を生成する手段と、前記任意の作業に対応付けられた部品を特定する手段と、前記生成された下位作業の各々に、前記特定された部品を対応付ける手段を備えたことを特徴とするものである。

更に、上記課題を達成するためにスケジューリングシステムとＣＡＤシステムとを用いて建設計画の立案を行うプラント建設シミュレーションデータ作成システムにおいて、ＣＡＤシステムが管理する任意の部品を指定する手段と、前記指定された部品に対応付けられた作業を特定する手段と、前記指定された部品の分割数を入力する手段と、前記入力された数だけ前記部品の下位部品および前記作業の下位作業を生成する手段と、前記下位部品と下位作業とを対応付ける手段を備えたことを特徴とするものである。

また、本発明の建設シミュレーションシステムは、前記処理に基づいて作業と部品との対応付けデータを生成し、該データを用いてスケジューリングシステムとＣＡＤシステムとを連動させて、作業の進捗に伴って対応する部品が設置されていく様子を表示することを特徴とするものである。

また、本発明の建設シミュレーションシステムは、前記生成された下位作業の種類と、当該下位作業と対応付けられた部品の種類と幾何形状に基づいて、前記下位作業の実施に必要な作業工数と必要資機材量を推定することを特徴とするものである。

次に、本発明によるプラント建設シミュレーションデータ作成システムにおいて、従来の課題を解決するための手段の概要を、図１および図２を用いて説明する。

図１は、本発明によるプラント建設シミュレーションデータ管理システムの全体構成をあらわした図である。本システムは、３Ｄ−ＣＡＤシステムおよびこれが管理するデータベース、工程計画システムおよびこれが管理するデータベース、建設作業とプラント部品との対応付けの管理を行う展開・対応付け管理機能およびこれが管理するデータベース、および１人または複数の建設計画者がこれらのシステム・機能を操作するためのユーザインタフェース機能から構成される。

展開・対応付け管理機能は、建設作業計画またはプラント設計の過程において、個々の作業またはプラント部品を詳細展開する際に、これと並行して作業とプラント部品との対応付けを行うことを支援する。

図２に展開・対応付け管理機能の内部構成を示す。建設計画者はユーザインタフェースと展開・対応付け管理機能を介して、工程計画システムおよび３Ｄ−ＣＡＤシステムを操作し、所望の建設作業またはプラント部品を指定して、作業を展開するか、部品を展開するかを展開方法入力機能に入力する。展開・対応付け処理機能はこの入力を受けて、作業展開処理または部品展開処理を実行する。この展開処理と並行して、自動的に作業と部品との対応付け処理が実行され、作業データ（工程計画データ）の更新または部品データ（３Ｄ−ＣＡＤデータ）の更新が行われる。またこの展開の過程が展開の対象と展開結果と関連付けられて展開管理データベースに記録される。さらに、システムインタフェース機能を介して、工程計画システムまたは３Ｄ−ＣＡＤシステムにデータが更新されたことが通知され、各々の表示画面が更新され、作業／部品の展開・対応付けの結果を確認することができる。

本発明によると、建設計画者は建設作業計画の過程において、上位の建設作業（またはプラント部品）を下位の作業（またはプラント部品）に展開（詳細化）する際に、これと並行してプラント部品（または建設作業）との対応付けを自動的に行うことができる。

別の言い方をすると本発明によると、建設計画者は建設計画（建設作業の展開・詳細化）とプラント設計（プラント部品の展開・詳細化）とを実施する過程で、これと並行して建設作業とプラント部品との対応付けを自動的に行うことができる。

これにより、４Ｄ−ＣＡＤシミュレーションに必要な建設作業とプラント部品との対応付けデータを効率的に作成することができ、従来は実現困難であった大規模な４Ｄ−ＣＡＤシミュレーションによる建設計画の妥当性検証を行うことが可能になる。

以下では具体例を用いて、本発明の一実施例を示す。

図１６に本発明によるプラント建設シミュレーションデータ管理システムのハードウェア構成の例を示す。本システムは作業記憶装置１６０１，中央処理装置１６０２，補助記憶装置１６０３、およびＣＲＴやプリンタに代表される一般的な出力装置１６０４，キーボード，マウス，カメラ，マイクに代表される一般的な入力装置１６０５から構成される。本発明によるプラント建設シミュレーションデータ管理の処理プログラム、また関連する３Ｄ−ＣＡＤプログラムや工程計画プログラムは、補助記憶装置１６０３に記憶・保存されており、中央処理装置１６０２により作業記憶装置１６０１に読み出され、また中央処理装置１６０２により逐次的に解釈され実行される。

図３に本発明による展開・対応付け管理機能の内部処理フローを示す。図３の処理プログラムは、補助記憶装置１６０３に記憶・保存されており、中央処理装置１６０２により作業記憶装置１６０１に読み出され、また中央処理装置１６０２により逐次的に解釈され実行されるべきものである。

ここでは建設作業Ｗ１と、これとあらかじめ対応付けられているプラント部品Ｐ１を例にとって処理フローを説明する。ここでＷ１は例えば「大径配管構築」という作業であり、Ｐ１はＷ１の作業対象となっている「大径配管」である。またここで建設作業の粒度は、「プラント全体の建設」という大きなものから「ドレン管の溶接」という小さなものまである。同様にプラント部品の粒度も、「プラント全体」という大きなものから、「ドレン配管」という小さなものまである。

まずステップ３０１において建設計画者は、展開の対象を建設作業とするかプラント部品とするかを選択する。

◎作業展開処理
展開の対象が建設作業Ｗ１である場合、建設計画者はステップ３０２において対象作業を複数の子作業に展開する。ここで建設計画者は、Ｗ１をいくつの子作業に展開するかの指示と、各々の子作業の名称（作業名称）を入力装置１６０５から入力する。この結果システムはステップ３０３において、対象作業（Ｗ１）の子作業の各々について部品（Ｐ１）を対応付ける処理を自動で実行する。

図４は、上記の作業展開のプロセスを説明するための模式図である。ここで作業Ｗ１は「大径配管構築」であり、これと対応付けられたプラント部品Ｐ１は「大径配管」であると想定する。建設計画者は作業Ｗ１を指定し、大径配管の構築作業が「搬入」，「溶接」，「検査」という３つの子作業から成ることを入力する（ステップ３０２）。システムはこれら３つの子作業に対して、それぞれ「Ｗ１−１」，「Ｗ１−２」，「Ｗ１−３」というＩＤを自動的に付与する。ここで、これらの子作業に対応付けられる部品は、全てＰ１「大径配管」であることから、システムは自動的に作業Ｗ１−１，Ｗ１−２，Ｗ１−３に対応付けられる部品ＩＤに、それぞれＰ１を与える。

なおステップ３０２において、「大径配管構築」という作業が「搬入」，「溶接」，「検査」という３つの子作業から成ることが、あらかじめ作業展開定義データとして展開管理データの中に記録されていても良い。この場合、本発明によるシステムは、「大径配管構築」という作業が選択された場合に、展開管理データを参照することにより、これが「搬入」，「溶接」，「検査」という３つの子作業から成ることを自動的に設定できるので、建設計画者は手動で子作業の名前を入力する必要がない。

図５を用いて、補助記憶装置１６０３に記憶されている作業データと部品データの構成と、作業展開に伴うデータの更新の様子を説明する。図５（ａ）は作業Ｗ１の作業データを表している。本発明で想定する作業データは、少なくとも作業ＩＤ，作業名称，親作業ＩＤ，対応部品ＩＤとその他の作業属性を有する。その他の作業属性とは、当該作業の開始日，完了日，作業工数など、工程計画システムで一般的に用いられる作業の属性データであり、詳細はシステムに依存するため本発明では特に限定しない。図５（ａ）では作業Ｗ１の名称が「大径配管構築」であり、対応部品のＩＤが「Ｐ１」であることが表現されている。なお、本実施例ではＷ１の親作業は以下の説明で用いないので省略しており「−」で表現している。一方、図５（ｂ）は部品Ｐ１の部品データをあらわしている。本発明で想定する部品データは、少なくとも部品ＩＤ，部品名称，親部品ＩＤ，対応作業ＩＤとその他の部品属性を有する。その他の部品属性とは、当該部品の形状や据付位置など、３Ｄ−ＣＡＤシステムで一般的に用いられる部品の属性データであり、詳細はシステムに依存するため本発明では特に限定しない。図５（ｂ）では部品Ｐ１の名称が「大径配管」であり、対応作業のＩＤが「Ｗ１」であることが表現されている。なお、本実施例ではＰ１の親部品は以下の説明で用いないので省略しており「−」で表現している。

前記ステップ３０２による作業展開の結果、図６（ａ）に示すように、作業データにはＷ１の子作業であるＷ１−１，Ｗ１−２，Ｗ１−３のそれぞれに対応する新規レコードが追加され、それぞれの作業名称（大径配管搬入，大径配管溶接，大径配管検査），親作業ＩＤ（全てＷ１），対応部品ＩＤ（全てＰ１）、その他の属性が自動設定され、補助記憶装置１６０３に記憶される。

以上の処理により、建設計画者が所望の作業を指定して作業展開をする場合に、子作業の数と名称を入力するだけで、システムがこれらの子作業へのプラント部品の対応付けを自動的に行うことができる。

◎部品展開処理
図３において、展開の対象がプラント部品Ｐ１である場合、建設計画者はステップ３０４において、対象部品（Ｐ１）を複数の（Ｎ個の）子部品に展開する。ここで建設計画者は、Ｐ１をいくつの子部品に展開するかの指示と、各々の子部品の名称（部品名称）を入力装置１６０５から入力する。この結果システムはステップ３０５において、対象作業（Ｗ１）をＮ個の子作業に自動的に展開する処理を実行し、さらにステップ３０６において、前記のＮ個の子作業と子部品を、各々一対一に対応付ける処理を自動で実行する。

図７は、上記の部品展開のプロセスを説明するための模式図である。ここでも作業Ｗ１は「大径配管構築」であり、これと対応付けられたプラント部品Ｐ１は「大径配管」であると想定する。建設計画者は部品Ｐ１を指定し、当該大径配管が「ライン１」，「ライン２」という２つの子部品から成ることを入力する（ステップ３０４）。システムはこれら２つの子部品に対して、それぞれ「Ｐ１−１」，「Ｐ１−２」というＩＤを自動的に付与し、またその各々に対応する作業「Ｗ１−１」，「Ｗ１−２」を作業Ｗ１の子作業として生成する（ステップ３０５）。ここで作業Ｗ１−１は「大径配管ライン１の構築」、Ｗ１−２は「大径配管ライン１の構築」に相当する。ここで子作業「Ｗ１−１」，「Ｗ１−２」はそれぞれ子部品「Ｐ１−１」，「Ｐ１−２」に対応することから、システムは自動的に作業Ｗ１−１，Ｗ１−２に対応付けられる部品ＩＤに、それぞれＰ１−１とＰ１−２を与える（ステップ３０６）。

図５，図８および図９を用いて部品展開に伴うデータの更新の様子を説明する。前述したように、図５（ａ）は作業Ｗ１の作業データを、図５（ｂ）は作業Ｗ１に対応付けられた部品Ｐ１の部品データ（の初期状態）を表している。

前記ステップ３０５による部品展開の結果、図８（ｂ）に示すように、部品データにはＰ１の子部品であるＰ１−１，Ｐ１−２のそれぞれに対応する新規レコードが追加され、それぞれの部品名称（大径配管ライン１，大径配管ライン２），親部品ＩＤ（全てＰ１）、その他の属性が自動設定される。

さらにステップ３０６による処理の結果、図９（ａ）に示すように、部品Ｐ１−１，Ｐ１−２のそれぞれに対応するＷ１の子作業Ｗ１−１，Ｗ１−２の新規レコードが追加され、それぞれの作業名称（大径配管ライン１構築，大径配管ライン２構築），親作業ＩＤ（全てＷ１）、その他の属性が自動設定される。さらに、作業Ｗ１−１，Ｗ１−２がそれぞれ部品Ｐ１−１，Ｐ１−２と対応付けられるように、各々の作業データ、部品データの対応作業ＩＤ、対応部品ＩＤが自動設定されるすなわち、Ｗ１−１の対応部品ＩＤがＰ１−１に、Ｗ１−２の対応部品ＩＤがＰ１−２に、Ｐ１−１の対応作業ＩＤがＷ１−１に、Ｐ１−２の対応部品ＩＤがＷ１−２にシステムにより設定され補助記憶装置１６０３に記憶される。

◎更新処理
以上の処理により、作業データまたは部品データの内容が更新され、補助記憶装置１６０３に記憶される。ステップ３０７では、作業展開または部品展開の経過と、その結果とを対応付けて展開管理データに追記する。また、更新された作業データ，部品データ，展開管理データに基づいて、本発明によるプラント建設シミュレーションデータ管理システムの表示画面を更新する。

◎展開処理の終了
図３においてステップ３０８では、作業または部品の展開処理を継続するかどうかを建設計画者に問合せ、処理を継続または終了する。

◎操作画面例
以下では、図３の処理を実現する操作画面例を説明する。

図１０（ａ）に、本発明によるシステムのコンピュータの出力装置１６０４に表示される建設工程図の一例を示す。本図はＭＳ−ProjectやPrimaveraといった市販のスケジューリングソフトウェアで一般的に用いられているガントチャート形式で建設工程計画図（の一部）を表している。本図には３つの建設作業（Ｗ０：床・壁構築，Ｗ１：大径配管構築，Ｗ２：中小配管構築）が存在することがわかる。一般にスケジューリングソフトウェアの利用者は、本図を利用して作業の追加・削除・実施時期の変更などを行う。

◎作業展開の操作画面例
本発明による実施例ではまず作業展開の際の操作画面例を説明する。建設計画者は工程計画システムの入力装置１６０５（ここでは一般的な２ボタンマウスとキーボードを想定する）を用いて出力装置１６０４（ここでは一般的なＣＲＴを想定する）に表示された建設工程図上で、展開したい所望の作業（本実施例ではＷ１：大径配管構築）を選択し、マウスで右クリックを行う。この結果、メニューダイアログ１００１が表示され、建設計画者はこの中から「作業展開」を選択する。これにより図１０（ｂ）に示す、選択された作業をいくつの子作業に展開するかを入力するためのダイアログが出力装置１６０４に表示される。本実施例では建設計画者が展開数として入力装置１６０５から「３」を入力するものとする。これは、建設計画者が「大径配管構築」を「大径配管搬入」，「大径配管溶接」，「大径配管検査」という３つの子作業に展開することを意図があることを意味している。建設計画者が本ダイアログの「次へ」ボタンを押下すると、図１０（ｃ）に示す、子作業の作業名称等の情報を入力するためのダイアログが表示される。本ダイアログで表示されている作業ＩＤ（Ｗ１−１，Ｗ１−２，Ｗ１−３）は、建設計画者が自分で設定することも可能であるが、システムが自動的に本プロジェクトにおけるユニークなＩＤを与えることが望ましい。一方で本実施例において作業名称（大径配管搬入，大径配管溶接，大径配管検査）は、建設計画者が自分の判断で入力装置１６０５から設定するものとする。これも、作業の階層構造を反映した名称を設定するなど一貫性のある作業名称の設定をシステムがガイドしたり、作業名称の重複がないかチェックする機能があることが望ましい。図１０（ｃ）の「詳細設定」ボタンは、各々の作業に関する詳細属性情報（作業工数，作業開始日，作業終了日，作業期間，作業担当者，必要リソース等）の設定・変更を行う処理を呼び出すボタンであるが、ここではその処理の詳細は限定しない。以上の操作が図３のステップ３０２に相当する操作であり、建設計画者が図１０（ｃ）の「ＯＫ」ボタンを押下することで、ステップ３０３の処理が実行され、結果として図６に示す作業データと部品データが作成される。この作業データの更新に伴い、図１０（ａ）の建設工程図が更新され、図１１に示す建設工程図が出力装置１６０４に表示される。本工程図においては、作業Ｗ１の子作業として作業Ｗ１−１，Ｗ１−２，Ｗ１−３が生成されていることが示される。

◎部品展開の操作画面例
次に、部品展開の際の操作画面例を説明する。建設計画者は３Ｄ−ＣＡＤシステムを用いて、出力装置１６０４に表示されたＣＡＤ画面上で展開したい所望の部品（本実施例ではＰ１：大径配管）を入力装置１６０５を用いて選択し、マウスで右クリックを行う。なお、以下の説明では説明の簡単のため配管の平面図が用いられているが、実際には３次元の立体図である。この結果、メニューダイアログ１２０１が出力装置１６０４に表示され、建設計画者は入力装置１６０５を用いてこの中から「部品展開」を選択する。この結果、３Ｄ−ＣＡＤシステムを用いて部品を展開（分割）する処理（図１２（ｂ））が実行されるが、その操作手順は３Ｄ−ＣＡＤシステムの操作系に依存するため本発明では限定しない。ここでは部品展開処理の結果、図１２（ｃ）に示すように、部品Ｐ１（大径配管）はＰ１−１とＰ１−２という２つの部品（ライン１とライン２）に展開されたものとする。部品展開終了後に建設計画者が図１２（ｃ）の「ＯＫ」ボタンを押下すると、図１２（ｃ）に示す、子部品の部品名称等の情報を入力するためのダイアログが出力装置１６０４に表示される。本ダイアログで表示されている部品ＩＤ（Ｐ１−１，Ｐ１−２）は、建設計画者が自分で設定することも可能であるが、システムが自動的に本プロジェクトにおけるユニークなＩＤを与えることが望ましい。一方で本実施例において部品名称（大径配管ライン１，大径配管ライン２）は、建設計画者が自分の判断で入力装置１６０５から設定するものとする。これも、部品の階層構造を反映した名称を設定するなど一貫性のある部品名称の設定をシステムがガイドしたり、部品名称の重複がないかチェックする機能があることが望ましい。図１２（ｃ）の「詳細設定」ボタンは、各々の部品に関する詳細属性情報（部品の幾何形状，設置位置，重量，材料，機能等）の設定・変更を行う処理を呼び出すボタンであるが、ここではその処理の詳細は限定しない。

以上の操作が図３のステップ３０４に相当する操作であり、建設計画者が図１２（ｃ）の「ＯＫ」ボタンを押下することで、ステップ３０５の処理が実行され、図８（ｂ）に示すようにＰ１の子部品Ｐ１−１，Ｐ１−２の部品データが生成されると同時に、図９（ａ）に示すようにＷ１の子作業Ｗ１−１，Ｗ１−２が生成される。また引き続きステップ３０６の処理が実行され、部品Ｐ１−１と作業Ｗ１−１、部品Ｐ１−２と作業Ｗ１−２がそれぞれ対応付けられる。ここで作業Ｗ１−１と作業Ｗ１−２にはまだ作業名称がないため、次に出力装置１６０４に図１２（ｄ）の子作業の作業名称等の情報を入力するためのダイアログが表示される。本ダイアログで表示されている作業ＩＤ（Ｗ１−１，Ｗ１−２）は、建設計画者が自分で設定することも可能であるが、システムが自動的に本プロジェクトにおけるユニークなＩＤを与えることが望ましい。一方で本実施例において作業名称（大径配管ライン１構築，大径配管ライン２構築）は、建設計画者が自分の判断で入力装置１６０５から入力するものとする。図１２（ｄ）の「ＯＫ」ボタンを押下することで図９に示す作業データと部品データが作成され、補助記憶装置１６０３に記憶される。また、この作業データの更新に伴い、工程計画システムにおいては図１０（ａ）の建設工程図が更新され、図１３に示す建設工程図が出力装置１６０４に表示される。本工程図においては、作業Ｗ１の子作業として作業Ｗ１−１，Ｗ１−２が生成されていることが示される。

◎部品展開と作業展開の連続実施
図１４は、部品Ｐ１の部品展開と、作業Ｗ１の作業展開とを連続して実施した場合のプロセスを説明するための模式図である。まず、部品Ｐ１を子部品Ｐ１−１，Ｐ１−２に展開することで、子作業Ｗ１−１，Ｗ１−２が生成され、各々が対応付けられる。ここまでは図７に示す部品展開処理と同じである。ここでさらに建設計画者が作業展開をする場合を考える。建設計画者は、Ｗ１−１，Ｗ１−２のそれぞれに対して、個別に作業展開を行うことも可能である。この場合のプロセスは、図４に示す通常の作業展開プロセスと同等のものになる。

一方で、作業Ｗ１とＷ１−１，Ｗ１−２は親子関係にはあるが、部品Ｐ１の部品展開に伴って実行された作業展開に基づく親子関係であるため、Ｗ１，Ｗ１−１，Ｗ１−２は同種の作業（ここではいずれも大径配管の構築という種類の作業である）であり作業階層のレベルとしては同じである。この場合、Ｗ１を建設計画者が指定して作業展開することで、その子作業であるＷ１−１とＷ１−２とを同時に作業展開することができる。

すなわち、建設計画者が入力装置１６０５を用いて作業Ｗ１「大径配管構築」を指定し、これを「大径配管搬入」，「大径配管溶接」，「大径配管検査」に作業展開することを指示することで、システムはまず作業Ｗ１−１「大径配管ライン１構築」を作業Ｗ１−１−１「大径配管ライン１搬入」，作業Ｗ１−１−２「大径配管ライン１溶接」，作業Ｗ１−１−３「大径配管ライン１検査」の３つの孫作業に自動分割し、この孫作業のそれぞれを作業Ｗ１−１の対応部品であるＰ１−１に対応付ける。同様にＷ１−２「大径配管ライン２構築」も同様に３つの孫作業（Ｗ１−２−１「大径配管ライン２搬入」，作業Ｗ１−２−２「大径配管ライン２溶接」，作業Ｗ１−２−３「大径配管ライン２検査」）に自動分割し、この孫作業のそれぞれを作業Ｗ１−２の対応部品であるＰ１−２に対応付ける。この結果得られる作業データを図１７（ａ）に示す。

以上の処理の結果生成される展開管理データを図１５に示す。展開管理データは、作業展開または部品展開の経過とその結果を管理するデータであって、補助記憶装置１６０３に記憶される。その内容は図１５に示すように、どのような作業展開または部品展開を行ったかの経過と、この展開の結果、新規追加された作業また部品のＩＤと名称、親作業または親部品のＩＤとが対応付けられ記録されている。展開管理データの追加は、ステップ３０７において実行される。

◎作業量の見積り，作業順序の調整
図４の作業展開、または図７の部品展開の結果、作業Ｗ１の子作業が複数個生成される。またこれらの子作業にはそれぞれ作業対象となる部品が対応付けられている。この時、各作業の内容と部品の物量に基づいて、各作業の工数（または作業期間，必要リソース量など）を推定することが可能である。例えば図４において、作業Ｗ１−１（大径配管搬入）は部品Ｐ１（大径配管）に対応付けられているが、ここで大径配管の各種物量（総重量，総延長，総部品点数など）から作業の工数を推定するモデルが定義されていれば、これを利用して部品Ｐ１の物量を算定し、これに基づいて作業Ｗ１−１の工数（または作業期間，必要リソース量など）を推定することができる。なお工数算定モデルは、作業内容，対象部品の種類等に応じて既存の適切なものを用いれば良く、本発明では特に限定しない。同様に作業Ｗ１−２，Ｗ１−３のそれぞれについても適切な工数算定モデルを利用して作業工数を推定し、図５の作業データの中の「その他の作業属性」に含まれる作業工数データ，作業開始・終了日データ，作業日数データ（図示せず），作業リソースデータ（図示せず）などに反映することができる。図４，図７では最終的に、このような工数算定モデルを用いて子作業の作業期間を自動調整している。この処理を用いることにより、より現実的な工数を推定し、精度の高い建設計画を立案することができる。

また作業展開または部品展開の際に、作業の実施順序を決定しても良い。例えば、作業を展開する場合、先に述べた実施例で述べた「搬入」，「溶接」，「検査」のように、子作業が順序関係を持つ場合がある。この場合、子作業を生成する処理と並行して、この順序関係を満足するように図５の作業データの作業開始日や作業完了日を変更する処理を追加して、作業の実施順序を定めることができる。この順序関係は、建設計画者が入力装置１６０６から入力しても良いが、補助記憶装置１６０３にあらかじめ設定されている順序関係データを読み出して使用すれば、建設計画者の手間を省くことができる。

また部品展開の場合には、例えば図７において、ライン１がライン２より先行して構築されることが分かれば、作業Ｗ１−１（ライン１構築）が作業Ｗ１−２（ライン２構築）より前に実施されるように図５の作業データの作業開始日や作業完了日を変更して、作業の実施順序を定めることができる。この順序関係も前述したように、建設計画者が入力装置１６０６から入力しても良いが、補助記憶装置１６０３にあらかじめ設定されている順序関係データを読み出して使用すれば、建設計画者の手間を省くことができる。

以上述べた作業量の見積りや作業順序の調整の処理は、作業展開または部品展開が実施され、作業データまたは部品データが更新された際に（例えば図３のステップ３０３またはステップ３０６の中で）行うことが好適である。

◎展開方法の事前定義
先の実施例では、任意の作業をいくつのどのような子作業に展開するか、また部品をいくつのどのような部品に展開するかは、建設計画者がステップ３０２またはステップ３０４で入力装置１６０５から入力するものとしていた。しかしこのような作業展開，部品展開のルールが事前に定義されていれば、建設計画者の手間を削減することができる。

図１８に、事前に定義された作業展開ルールを用いて作業展開を行う場合のステップ３０２の処理を示す。また図１９に作業展開ルールの例を示す。図１９では、３つの作業展開ルールが定義されており、例えばルールＮo.１は「大径配管構築」という作業を、「大径配管搬入」，「大径配管溶接」，「大径配管検査」という３つの子作業に展開することを定義している。また図１９において実施順序の欄は、先の実施例で説明した子作業の実施順序を表している。図１８のステップ１８０１では、図１９の作業展開ルールから展開したい作業に対応するルールを建設計画者またはシステムが自動的に選択する。例えば先の実施例と同様に、展開したい作業がＷ１「大径配管構築」であるとすると、これに対応するルールはＮo.１である。ステップ１８０２では選択したルールに従って、展開したい作業に対する子作業の名称を抽出する。作業展開ルールＮo.１における子作業は、「大径配管搬入」，「大径配管溶接」，「大径配管検査」の３つであり、この名称が子作業の名称として抽出される。ステップ１８０３では、抽出された子作業に対応する作業データ（図６（ａ）の作業データに相当する）をシステムが作成する。

一般にプラントの作業展開は、プラント全体計画，建屋計画，フロア計画，工事区域計画，現地作業計画といった階層に沿って行われるものであり、その具体的な構造を表記したものがＷＢＳ（作業分割構成）である。したがって作業展開ルールデータは、ＷＢＳから作業の階層関係を論理的に抽出することにより自動的に作成することができる。この処理を導入することにより作業展開ルールデータの作成に要する手間を削減することができる。

同様に、事前に事前に定義された部品展開ルールを用いて部品展開を行うこともできる。図２０に部品展開ルールの例を示す。図２０では、３つの部品展開ルールが定義されており、例えばルールＮo.１は「大径配管」という部品を、「ライン１」，「ライン２」という２つの子部品に展開することを定義している。また図２０において実施順序の欄は、先の実施例で説明した子部品に対応する作業の実施順序を表している。部品展開ルールを用いた部品展開の処理ステップ３０４の詳細は、作業展開ルールを用いた作業展開処理と同様であり、図１８の処理フローにおいて作業を部品と読みかえれば良い。この処理の結果、図８（ｂ）に示すような子部品に対応する部品データをシステムが作成する。

一般に配管の部品展開は、プラント，建屋，系統，ライン，単品配管という階層で行われるものであり、その具体的な構造を表記したものが計装図（Ｐ＆ＩＤ）である。したがって配管に対応する部品展開ルールデータは、計装図から配管の階層関係を論理的に抽出することにより自動的に作成することができる。この処理を導入することにより部品展開ルールデータの作成に要する手間を削減することができる。

◎作業データ，部品データの変更
本発明によるプラント建設シミュレーション基本データ管理システムは、建設作業者が対話的に任意の作業データや部品データの追加・変更・削除を支援する編集機能を含んでも良い。この場合、図２の作業データ更新機能と部品データ更新機能、および展開・対応付け処理機能は、作業データまたは部品データの変更に伴うデータの一貫性保持のための処理を実行する。例えば任意の作業が削除された場合、この作業に対応付けられていた部品の対応作業ＩＤから当該作業のＩＤを削除するといった処理を行う。これにより、本発明によって対応付けられた作業と部品のデータを、対応付け終了後に計画や建設の状況に応じて適切に変更することが可能になる。

◎ガントチャート表示の切り替え
図１４において、Ｐ１の部品展開を行った後にＷ１の作業展開を行った場合の末端作業（孫作業）の名称は、「大径配管ライン１搬入」，「大径配管ライン１溶接」，「大径配管ライン１検査」，「大径配管ライン２搬入」，「大径配管ライン２溶接」，「大径配管ライン２検査」の６つである。この場合、図２１に示す建設工程図が出力装置１６０４に表示される。

一方、まずＷ１を作業展開してからＰ１の部品展開を行っても、末端作業（孫作業）の名称は同じく、「大径配管ライン１搬入」，「大径配管ライン１溶接」，「大径配管ライン１検査」，「大径配管ライン２搬入」，「大径配管ライン２溶接」，「大径配管ライン２検査」の６つとなる。この場合に対応する建設工程図を図２２に示す。

このような場合、図２１と図２２の建設工程図は孫作業レベルでは実質的に等価であり、この性質を利用して建設作業者が、図２１のようにＷ１の孫作業を子部品ごとにグループ分けして表示するか、図２２のようにＷ１の孫作業を子作業ごとにグループ分けして表示するかを選択して建設工程図を表示させることもできる。これにより建設作業者は、工程管理のやりやすい形式で末端作業をグループ分けして建設工程図を表示することができるので、工程管理の効率が向上する。

本発明によるプラント建設シミュレーションデータ作成方式ならびにシステムによると、電力プラントや化学プラントなど、大規模な建設案件を対象として、工程計画システムと３Ｄ−ＣＡＤシステムとを連動させた４Ｄ−ＣＡＤシミュレーションを行うための基本データを効率的に作成することができる。４Ｄ−ＣＡＤシミュレーションで建設計画の妥当性を評価し、工程または設計に必要な修正を加えることで、高精度で低リスクの建設計画を立案することが期待できる。

本発明によるプラント建設シミュレーションデータ作成システムの一実施例。 本発明による展開・対応付け管理機能の構成の一実施例。 本発明による展開・対応付け管理機能の処理フロー。 作業展開の説明図。 作業展開説明のためのサンプル作業データと部品データ。 作業展開実施後のサンプル作業データと部品データ。 部品展開の説明図。 部品展開説明のためのサンプル作業データと部品データ。 部品展開実施後のサンプル作業データと部品データ。 作業展開のための操作画面の一実施例。 作業展開の結果得られる建設工程図。 部品展開のための操作画面の一実施例。 部品展開の結果得られる建設工程図。 作業展開と部品展開を組合わせた場合の説明図。 作業展開と部品展開の結果得られる展開管理データ。 本発明によるプラント建設シミュレーションデータ管理システムのハードウェア構成の例。 作業データの例。 事前に定義された作業展開ルールを用いて作業展開を行う場合の例。 作業展開ルールの例。 部品展開ルールの例。 建設工程図の例。 建設工程図の例。

符号の説明

１６０１ 作業記憶装置
１６０２ 中央処理装置
１６０３ 補助記憶装置
１６０４ 出力装置
１６０５ 入力装置

Claims (8)

1. スケジューリングシステムとＣＡＤシステムとを用いて建設計画の立案を行うプラント建設シミュレーションデータ作成方式において、
   スケジューリングシステムが管理する作業と、
   該作業の対象物であってＣＡＤシステムが管理する部品とを対応付けて管理し、
   前記作業がこれを構成する複数の下位作業に分割された場合に、該下位作業の各々に前記部品を対応付ける処理を行うことを特徴とするプラント建設シミュレーションデータ作成方法。
2. スケジューリングシステムとＣＡＤシステムとを用いて建設計画の立案を行うプラント建設シミュレーションデータ作成方式において、
   スケジューリングシステムが管理する作業と、
   該作業の対象物であってＣＡＤシステムが管理する部品とを対応付けて管理し、
   前記部品がこれを構成する複数の下位部品に分割された場合に、該下位部品と同じ数だけ前記作業の下位作業を生成し、前記下位部品と下位作業とを対応付ける処理を行うことを特徴とするプラント建設シミュレーションデータ作成方法。
3. 請求項１または請求項２において、
   前記処理に基づいて作業と部品との対応付けデータを生成し、該データを用いてスケジューリングシステムとＣＡＤシステムとを連動させて、作業の進捗に伴って対応する部品が設置されていく様子を表示することを特徴とする建設シミュレーション方法。
4. 請求項１または請求項２において、
   前記生成された下位作業の種類と、当該下位作業と対応付けられた部品の種類と幾何形状に基づいて、前記下位作業の実施に必要な作業工数と必要資機材量を推定することを特徴とするプラント建設シミュレーションデータ作成方法。
5. スケジューリングシステムとＣＡＤシステムとを用いて建設計画の立案を行うプラント建設シミュレーションデータ作成システムにおいて、
   スケジューリングシステムが管理する任意の作業を指定する手段と、
   当該作業の分割数を入力する手段と、
   前記入力された分割数の下位作業を生成する手段と、
   前記任意の作業に対応付けられた部品を特定する手段と、
   前記生成された下位作業の各々に、前記特定された部品を対応付ける手段を備えたことを特徴とするプラント建設シミュレーションデータ作成システム。
6. スケジューリングシステムとＣＡＤシステムとを用いて建設計画の立案を行うプラント建設シミュレーションデータ作成システムにおいて、
   ＣＡＤシステムが管理する任意の部品を指定する手段と、
   前記指定された部品に対応付けられた作業を特定する手段と、
   前記指定された部品の分割数を入力する手段と、
   前記入力された数だけ前記部品の下位部品および前記作業の下位作業を生成する手段と、
   前記下位部品と下位作業とを対応付ける手段を備えたことを特徴とするプラント建設シミュレーションデータ作成システム。
7. 請求項５または請求項６において、
   前記処理に基づいて作業と部品との対応付けデータを生成し、該データを用いてスケジューリングシステムとＣＡＤシステムとを連動させて、作業の進捗に伴って対応する部品が設置されていく様子を表示することを特徴とする建設シミュレーションシステム。
8. 請求項５または請求項６において、
   前記生成された下位作業の種類と、当該下位作業と対応付けられた部品の種類と幾何形状に基づいて、前記下位作業の実施に必要な作業工数と必要資機材量を推定することを特徴とするプラント建設シミュレーションデータ作成システム。

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